擠壓膨化降解糙米中黃曲霉毒素B1

鄭海燕，魏 帥，郭波莉，魏益民,*，樊明濤

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品加工綜合性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 楊凌 712100）

擠壓膨化降解糙米中黃曲霉毒素B1

鄭海燕1,2，魏 帥1，郭波莉1，魏益民1,*，樊明濤2

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品加工綜合性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 楊凌 712100）

目的：研究擠壓工藝參數(shù)對(duì)黃曲霉毒素B1（aflatoxin B1，AFB1）降解率的影響，為建立糧食產(chǎn)品中AFB1的擠壓降解技術(shù)提供依據(jù)。方法：采用雙螺桿擠壓機(jī)擠壓膨化污染AFB1的糙米，分析擠壓溫度、物料水分、喂料速率和螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)糙米中AFB1降解率的影響，并通過(guò)優(yōu)化工藝得到最佳工藝條件。結(jié)果：?jiǎn)我蛩卦囼?yàn)機(jī)筒溫度170 ℃時(shí)，AFB1降解率最高為37.1%；物料水分24%時(shí)，AFB1降解率最高為37.2%；喂料速率30 g/min時(shí)，AFB1降解率最高為37.8%；螺桿轉(zhuǎn)速200 r/min時(shí)，AFB1降解率最高為39.2%；擠壓降解糙米中AFB1正交試驗(yàn)的最佳工藝條件為機(jī)筒溫度180 ℃、物料水分24%、喂料速率30 g/min、螺桿轉(zhuǎn)速160 r/min，其降解率為48.6%。擠壓過(guò)程中機(jī)筒溫度極顯著影響AFB1降解，物料水分顯著影響AFB1降解，喂料速率和螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)AFB1降解的影響不顯著。結(jié)論：擠壓膨化加工能有效降解糙米中的AFB1。

黃曲霉毒素B1；糙米；擠壓膨化；降解

黃曲霉毒素（aflatoxin，AF）是由真菌寄生曲霉和黃曲霉菌等產(chǎn)生的次級(jí)代謝物[1]，其中黃曲霉毒素B1（AFB1）毒性最強(qiáng)，被國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)劃定為IA類致癌物。根據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織的統(tǒng)計(jì)，農(nóng)作物在生產(chǎn)、收獲、儲(chǔ)藏、加工和銷售過(guò)程中，常因管理不善發(fā)生霉變，全球每年約有25%的農(nóng)作物遭受真菌毒素的污染，其中受AF污染最為嚴(yán)重，約有2%的糧食由于霉變而不能食用，造成的直接和間接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到數(shù)百億美元[2]。稻谷是我國(guó)主要的糧食作物[3]，在生長(zhǎng)條件不良或儲(chǔ)存不當(dāng)情況下，可能感染AF，染毒后嚴(yán)重威脅人類及動(dòng)物身體健康。擠壓加工是一個(gè)簡(jiǎn)單而有效的食品加工手段，廣泛用于多種食品加工[4]。因此，研究擠壓加工降解稻米中的AF，通過(guò)糙米粉擠壓加工試驗(yàn)，獲取去除被污染谷物AF的最佳加工參數(shù)，為制取安全食品，減少被污染的谷物的損失提供理論依據(jù)。近年來(lái)，國(guó)際學(xué)者利用擠壓技術(shù)降解真菌毒素已有相關(guān)報(bào)道。Hameed等[5]研究表明，擠壓可降解玉米中天然污染的AF，在溫度105 ℃和水分含量為10%時(shí)，可以降解50%～80%的AF。而Cazzaniga等[6]研究表明，擠壓降解玉 米粉中的AF，在物料水分含量15%，機(jī)筒溫度分別為150 ℃和180 ℃時(shí)，和在物料水分含量30%，機(jī)筒溫度分別為150 ℃和180 ℃的條件下擠壓，僅可以降解玉米粉中10%～25%的AFB1。也有學(xué)者研究擠壓加工對(duì)污染真菌毒素的玉米[7-18]、花生[19]、小麥[20-22]、棉籽[23]、高粱[24-25]和大麥[26]的毒素降解，擠壓溫度、螺桿轉(zhuǎn)速、物料水分含量和物料在擠壓機(jī)中的停留時(shí)間對(duì)真菌毒素降解的影響，不同學(xué)者對(duì)擠壓降解真菌毒素的研究結(jié)果存在差異。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于擠壓降解糙米中AF的工藝參數(shù)系統(tǒng)研究尚未見報(bào)道。僅有Castells等[27]研究擠壓人工污染AF稻米粉，在物料初始水分含量為24%、27%和30%，擠壓機(jī)筒溫度為140、170 ℃和200 ℃，停留時(shí)間為30～70 s的條件下進(jìn)行擠壓后AFB1、AFB2、AFG1和AFG2的降解率。擠壓膨化可以降解51%～95%的AF，主要取決于AF的種類和擠壓采用的參數(shù)。僅有AFG2的降解率是隨著機(jī)筒溫度升高、物料水分含量增加、擠壓停留時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。物料含水量顯著影響AFB2、AFG1和AFG2的降解率，而對(duì)AFB1的降解影響不顯著。不考慮AF的類型，在溫度為140 ℃ AF的降解率最低。盡管理論上認(rèn)為溫度越高，AF降解率越高，而AFB1和AFB2的降解率在170 ℃降解率高于200 ℃。污染真菌毒素的農(nóng)產(chǎn)品在擠壓過(guò)程中真菌毒素的變化規(guī)律與擠壓機(jī)操作參數(shù)的關(guān)系還不清楚。本研究擬通過(guò)擠壓膨化加工工藝來(lái)降低糙米中AFB1，系統(tǒng)研究擠壓機(jī)操作參數(shù)：機(jī)筒溫度、物料水分、喂料速率和螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)稻米中AFB1降解的影響，探討擠壓降解AFB1工藝，并對(duì)擠壓降解工藝進(jìn)行優(yōu)化，為開發(fā)稻米中AF擠壓降解加工工藝提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

試驗(yàn)材料為2012年5月7日—11日采集的某糧食倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)藏3 a的稻米（稻米礱谷出糙米）樣品。

AFB1檢測(cè)試劑盒 北京華安麥科生物科技有限公司；甲醇（分析純） 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

DSE-25型雙螺桿擠壓膨化實(shí)驗(yàn)室工作站（螺桿外徑25 mm、長(zhǎng)徑比20∶1，圓形模頭，?？诳讖? mm） 德國(guó)Brabender公司；SATAKE-THU 35G型礱谷機(jī) 日本佐竹公司；ZM200型超離心粉碎機(jī) 德國(guó)Retsch公司；DHG-9140A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海一恒科技有限公司；BSA323S-CW電子天平 德國(guó)Sartorius公司；680酶標(biāo)儀美國(guó)Bio-Rad公司。

1.3 方法

1.3.1 擠壓膨化去除糙米中AFB1的工藝流程

稻谷→晾曬→清理→礱谷→糙米→粉碎→調(diào)水分→測(cè)定喂料→擠壓膨化→擠壓膨化產(chǎn)品

將受到AFB1污染稻谷進(jìn)行晾曬，除雜，礱谷后出糙米，備用。用粉碎機(jī)將糙米粉碎成糙米粉，在擠壓實(shí)驗(yàn)前1 d，測(cè)定物料中的水分含量，每組實(shí)驗(yàn)采用600 g調(diào)節(jié)水分后的糙米粉。根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)算每組實(shí)驗(yàn)材料需要添加水量，攪拌混合均勻，測(cè)定喂料器轉(zhuǎn)速與喂料速率的關(guān)系。擠壓機(jī)啟動(dòng)1 h進(jìn)行預(yù)熱以達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，調(diào)整各組試驗(yàn)并設(shè)定機(jī)筒溫度、物料水分、喂料速率和螺桿轉(zhuǎn)速4 個(gè)參數(shù)，取每組樣品中間穩(wěn)定產(chǎn)品，放入自封袋中，以備測(cè)定其AFB1降解后的含量。

1.3.2 對(duì)AFB1污染糙米中AFB1去除率影響的單因素試驗(yàn)

取AFB1含量為（115.1±5.9）μg/kg的糙米樣品研究擠壓降解AFB1工藝對(duì)AFB1降解率的影響。擠壓機(jī)不同機(jī)筒溫度（150、160、170、180、190、200 ℃）、物料水分（15%、18%、21%、24%、27%、30%）、喂料速率（20、30、40、50、60、70 g/min）、螺桿轉(zhuǎn)速（100、120、140、160、180、200 r/min）對(duì)AFB1降解率的影響分別進(jìn)行單因素試驗(yàn)。

1.3.3 對(duì)AFB1污染糙米中AFB1去除率影響的正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)四因素五水平L25（54）的正交試驗(yàn)，以AFB1降解率為指標(biāo)，研究降解AFB1的最佳擠壓工藝參數(shù)。正交試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)見表1。

表1 正交試驗(yàn)因素水平表Table 1 Factors and levels used in orthogonal array design

1.3.4 水分含量的測(cè)定

采用直接加熱干燥法（GB/T 5009.3—2010《食品中水分的測(cè)定》）[28]。

1.3.5 AFB1含量的測(cè)定

酶聯(lián)免疫法方法，用北京華安麥科生物技術(shù)有限公司所生產(chǎn)的AFB1試劑盒測(cè)定。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS 18.0軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 擠壓對(duì)糙米中AFB1降解率影響的單因素試驗(yàn)

2.1.1 機(jī)筒溫度對(duì)AFB1降解率的影響

物料水分27%、喂料速率40 g/min、螺桿轉(zhuǎn)速160 r/min，擠壓機(jī)不同機(jī)筒溫度對(duì)AFB1降解率的影響見圖1。當(dāng)溫度低于170 ℃時(shí)，隨著溫度升高，AFB1降解率增加；當(dāng)溫度達(dá)到170 ℃時(shí)，AFB1降解率最高，為（37.1±0.9）%；當(dāng)溫度高于170 ℃時(shí)，AFB1降解率隨著溫度升高而降低。溫度為200 ℃時(shí)AFB1降解率（25.7±0.6）%與溫度為190℃時(shí)降解率（27.1±0.8）%差異不顯著（P＞0.05），選擇溫度為150～190 ℃進(jìn)行正交優(yōu)化試驗(yàn)。

圖1 機(jī)筒溫度對(duì)AFB1降解率的影響Fig.1 Effect of barrel temperature on the degradation rate of aflatoxin B1

2.1.2 物料水分對(duì)AFB1降解率的影響

機(jī)筒溫度180 ℃、喂料速率40 g/min、螺桿轉(zhuǎn)速160 r/min，不同物料水分含量對(duì)AFB1降解率的影響見圖2。隨著物料水分含量升高，AFB1降解率先增加后降低，當(dāng)水分達(dá)到24%時(shí)，AFB1降解率最高，為（37.2±0.9）%。物料水分為30%時(shí)AFB1降解率為（25.7±0.6）%，與物料水分為27%時(shí)AFB1降解率（25.7±0.6）%無(wú)顯著差異（P＞0.05）。選擇物料水分為15%～27%進(jìn)行正交優(yōu)化試驗(yàn)。

圖2 物料水分對(duì)AFB1降解率的影響Fig.2 Effect of initial moisture content of brown rice on the degradation rate of aflatoxin B1

2.1.3 喂料速率對(duì)AFB1降解率的影響

機(jī)筒溫度180 ℃、物料水分27%、螺桿轉(zhuǎn)速160 r/min，不同喂料速率對(duì)AFB1降解率的影響見圖3。當(dāng)喂料速率20 g/min時(shí)，喂料量太低，擠壓機(jī)無(wú)法正常穩(wěn)定工作，不能擠出產(chǎn)品。AFB1降解率是隨著喂料速率的增大而下降。當(dāng)喂料速率30 g/min時(shí)，AFB1降解率最高，為（37.8±0.4）%。由于20 g/min擠壓機(jī)無(wú)法工作，選擇30～70 g/min進(jìn)行正交優(yōu)化試驗(yàn)。

圖3 喂料速率對(duì)AFB1降解率的影響Fig.3 Effect of feeding speed on the degradation rate of aflatoxin B1

2.1.4 螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)AFB1降解率的影響

機(jī)筒溫度180 ℃、物料水分27%、喂料速率40 g/min，不同螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)AFB1降解率的影響見圖4。AFB1降解率隨著螺桿轉(zhuǎn)速的增加而增大，當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速為200 r/min時(shí)，AFB1降解率達(dá)到最高為（39.2±0.8）%。由于螺桿轉(zhuǎn)速為100 r/min時(shí)，AFB1的降解率最低為（26.1±0.4）%，選擇120～200 r/min進(jìn)行正交優(yōu)化試驗(yàn)。

圖4 螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)AFB1降解率的影響Fig.4 Effect of screwing speed on the degradation rate of aflatoxin B1

2.2 擠壓對(duì)AFB1降解的正交試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)影響糙米中AFB1降解率的機(jī)筒溫度、物料含水率、物料速率、螺桿轉(zhuǎn)速進(jìn)行L25（54）正交試驗(yàn)，以AFB1降解率為指標(biāo)，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

由表2、3可知，影響AFB1降解率的擠壓操作參數(shù)因素：機(jī)筒溫度影響極顯著（P＜0.01）；物料水分影響顯著（P＜0.0 5）；喂料速率和螺桿轉(zhuǎn)速影響不顯著（P＞0.05）。影響AFB1降解率的擠壓操作參數(shù)因素主次順序?yàn)椋篈＞B＞C＞D，即機(jī)筒溫度極顯著影響AFB1降解率，物料水分顯著影響AFB1降解率，喂料速率和螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)AFB1降解率的影響不顯著，糙米粉擠壓降解AFB1的優(yōu)化的條件為：A4B4C1D3，即擠壓機(jī)筒溫度180 ℃、物料水分24%、喂料速率30 g/min、螺桿轉(zhuǎn)速160 r/min，其降解率為48.3%。在此條件下進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，AFB1降解率為48.6%。

表2 AFB1降解正交試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Orthogonal array design with degradation rates of aflatoxin B1

表3 回歸模型方差分析表Table 3 Analysis of variance for the regression equation

3 討 論

AF是一類有毒、有害物質(zhì)的天然生物毒素，廣泛污染玉米、大米和花生等農(nóng)產(chǎn)品。擠壓膨化加工作為一種高效的食品加工技術(shù)，物料在擠壓機(jī)中受到高溫、高壓、高剪切力等綜合因素作用的條件下加工成改性的半成品或者成品。已有研究表明，AF可在擠壓機(jī)的高溫、高壓、高剪切力環(huán)境中降解。Elias-Orozco等[18]對(duì)AF污染的白玉米進(jìn)行擠壓加工，研究發(fā)現(xiàn)擠壓后產(chǎn)品中的AFB1含量較原來(lái)降低了46%，Hameed等[5]研究了擠壓加工工藝對(duì)玉米中AF的降解去除效果，研究結(jié)果表明，擠壓加工可以降解玉米中的AF，降解率可達(dá)到50%～80%。也有人研究發(fā)現(xiàn)，擠壓對(duì)AF的降解效果并不理想，Cazzaniga等[6]玉米粉中AFB1擠壓降解的效果，研究結(jié)果表明，僅有10%～25%的AFB1可通過(guò)擠壓降解。分析表明，AF擠壓降解率差異很可能是由于擠壓膨化工藝參數(shù)不同所導(dǎo)致的。影響擠壓產(chǎn)品特性的主要工藝參數(shù)主要包括機(jī)筒溫度、物料水分、喂料速率和螺桿轉(zhuǎn)速。

AF的分解溫度較高，一般范圍在237～306 ℃之間。AF在干熱條件下非常穩(wěn)定，但一些處理方式可以使食品中的AF在較低的溫度條件下降解。有研究表明，存在于食品中的水分可以打開AFB1的內(nèi)酯環(huán)，形成末端羧酸，在高溫條件下進(jìn)行一個(gè)脫羧反應(yīng)[29]。由此推測(cè)擠壓機(jī)機(jī)筒溫度是影響AF降解的最重要因素之一。Buser等[23]研究擠壓溫度（104、132、160 ℃）對(duì)污染AF的棉籽中AF降解的影響，研究結(jié)果表明，當(dāng)機(jī)筒溫度為104℃時(shí)，AF降解率為46.3%；當(dāng)溫度升高為132℃時(shí)，AF降解率可提高到59.3%；當(dāng)溫度達(dá)到160℃時(shí)，AF降解率為65.5%，比104℃時(shí)降解率提高22%，證明AF降解率隨著機(jī)筒溫度的升高而提高。而Castells等[27]在研究擠壓膨化降解稻米粉中AF的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，AF降解率并不是隨著溫度的升高而持續(xù)提高，研究擠壓溫度（140、170、200 ℃），研究表明AFB1和AFB2在擠壓溫度為200℃比170℃時(shí)的降解率低。Wu等[20]在研究擠壓降解小麥粉中脫氧雪腐鐮刀菌烯醇毒素的實(shí)驗(yàn)中也得到了類似結(jié)果，當(dāng)機(jī)筒溫度從100 ℃升高到170 ℃時(shí)，降解率由3.1%升高到37.9%；當(dāng)溫度繼續(xù)升高到180℃時(shí)，脫氧雪腐鐮刀菌烯醇毒素的降解率下降到31.9%。本實(shí)驗(yàn)研究表明，機(jī)筒溫度為150 ℃時(shí)AFB1降解率為24.0%，隨著機(jī)筒溫度逐步升高，AFB1降解率逐漸提高；當(dāng)機(jī)筒溫度達(dá)到170 ℃時(shí)，AFB1降解率達(dá)到最高，為37.1%，隨著機(jī)筒溫度繼續(xù)升高，AFB1降解率呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，180 ℃時(shí)下降為33.9%，200 ℃時(shí)下降為25.7%。物料水分是影響黃曲霉素毒降解的另一主要因素。Saalia等[19]研究表明，初始物料水分含量為20%時(shí)，擠壓天然污染AF的脫脂花生粉的降解率僅為36%（從初始含量為366 μg/kg降到234 μg/kg）；在物料水分含量為35%時(shí)，擠壓脫脂花生粉的降解率最高為55%（從初始含量為366 μg/kg降到164 μg/kg）。而Castells等[27]研究表明，AF降解率并不是隨著物料水分的升高而逐步升高，當(dāng)物料水分高于27%時(shí)，AF降解率開始逐步降低。這可能是由于物料水分升高導(dǎo)致機(jī)筒內(nèi)的壓力和剪切力下降，影響AF的降解效果。除機(jī)筒溫度和物料水分外，喂料速率和螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)真菌毒素的降解也存在一定的影響，Scudamore等[22]研究物料在擠壓機(jī)中的停留時(shí)間對(duì)擠壓降解小麥中赭曲霉毒素的降解影響，停留時(shí)間顯著影響赭曲霉毒素的降解，隨著小麥在擠壓機(jī)中停留時(shí)間的延長(zhǎng)，即喂料速率的降低，赭曲霉毒素的降解率相應(yīng)增加。本研究結(jié)果表明，喂料速率小，物料在機(jī)筒內(nèi)的平均停留時(shí)間長(zhǎng)，AFB1降解率越高，這可能是由于停留時(shí)間越長(zhǎng)，物料在擠壓機(jī)內(nèi)承受高溫、強(qiáng)剪切力和高壓的時(shí)間越長(zhǎng)，因此，真菌毒素的降解隨停留時(shí)間延長(zhǎng)而增加。Cetin等[12]研究了螺桿轉(zhuǎn)速和擠壓機(jī)筒溫度對(duì)玉米中脫氧雪腐鐮刀菌烯醇毒素的擠壓降解影響顯著，Scudamore等[22]研究了螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)擠壓降解小麥中赭曲霉毒素的降解影響不顯著，與本研究一致。

綜上所述，機(jī)筒溫度和物料水分是影響AF降解的主要工藝參數(shù)，喂料速率和螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)AF降解率的影響相對(duì)較小。由于實(shí)驗(yàn)室采用的試驗(yàn)設(shè)備不同、樣品來(lái)源的差異以及環(huán)境條件的影響，不同學(xué)者對(duì)擠壓降解AF的研究結(jié)果還存在分歧。為解釋擠壓加工過(guò)程中造成AF降解真正原因，應(yīng)進(jìn)一步分析不同擠壓工藝條件下AF降解產(chǎn)物的類型，確定影響AF降解的主要工藝參數(shù)。

4 結(jié) 論

通過(guò)采用L25（54）正交試驗(yàn)得到的擠壓降解糙米中的AFB1的最佳工藝條件為擠壓溫度180 ℃、物料水分24%、喂料速率30 g/min、螺桿轉(zhuǎn)速160 r/min，此條件下AFB1降解率為48.6%。機(jī)筒溫度極顯著影響AFB1降解率，物料水分顯著影響AFB1降解率，喂料速率和螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)AFB1降解率的影響不顯著。

[1] 張藝兵, 鮑蕾, 褚慶華. 農(nóng)產(chǎn)品中真菌毒素的檢測(cè)分析[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2006: 5-7.

[2] 王峰. 黃曲霉毒素B1的輻射降解機(jī)理及產(chǎn)物結(jié)構(gòu)特性分析[D]. 北京: 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院, 2012: 1-2.

[3] 聶振邦. 2011中國(guó)糧食年鑒[M]. 北京: 經(jīng)濟(jì)管理出版社, 2012: 567-579.

[4] 魏益民, 杜雙奎, 趙學(xué)偉. 食品擠壓理論與技術(shù)[M]. 北京: 中國(guó)輕工業(yè)出版社, 2009: 10-11.

[5] HAMEED H G. Extrusion and chemical treatments for destruction of aflatoxin in naturally-contaminated corn[D]. Tucson: University of Arizona, 1993.

[6] CAZZANIGA D, BASILICO J C, GONZAALEZ R J, et al. Mycotoxins inactivation by extrusion cooking of corn flour[J]. Letters in Applied Microbiology, 2001, 33(2): 144-147.

[7] JACKSON L S, VOSS K A, RYU D. Effects of different extrusion conditions on the chemical and toxicological fate of fumonisin B1in maize: a short review[J]. World Mycotoxin, 2012, 5(3): 251-260.

[8] JACKSON L S, JABLONSKI J, BULLERMAN L B, et al. Reduction of fumonisin B1in corn grits by twin-screw extrusion[J]. Food Science, 2011, 76(6): 150-155.

[9] LIU Yang, TAN Liping, XING Fuguo, et al. Reduction of fumonisins in maize using extrusion-cooking and nixtamalization method[J]. Science & Technology of Food Industry, 2010, 31(4): 86-89.

[10] CASTELLS M, RAMOS A J, SANCHIS V, et al. Reduction of fumonisin B1in extruded corn breakfast cereals with salt, malt and sugar in their formulation[J]. Food Additives and Contaminants Part a-Chemistry Analysis Control Exposure & Risk Assessment, 2009, 26(4): 512-517.

[11] BULLERMAN L B, BIANCHINI A, HANNA M A, et al. Reduction of fumonisin B1in corn grits by single-screw extrusion[J]. Agricultural and Food Chemistry, 2008, 56(7): 2400-2405.

[12] CETIN Y, BULLERMAN L B. Confirmation of reduced toxicity of deoxynivalenol in extrusion-processed corn grits by the MTT bioassay[J]. Agricultural and Food Chemistry, 2006, 54(5): 1949-1955.

[13] MEISTER U. Investigations on the change of fumonisin content of maize during hydrothermal treatment of maize. Analysis by means of HPLC methods and ELISA[J]. European Food Research and Technology, 2001, 213(3): 187-193.

[14] CASTELO M M, JACKSON L S, HANNA M A, et al. Loss of fuminosin B(1)in extruded and baked corn-based foods with sugars[J]. Food Science, 2001, 66(3): 416-421.

[15] RYU D, HANNA M A, BULLERMAN L B. Stability of zearalenone during extrusion of corn grits[J]. Food Protection, 1999, 62(12): 1482-1484.

[16] KATTA S K, JACKSON L S, SUMNER S S, et al. Effect of temperature and screw speed on stability of fumonisin B(1)in extrusioncooked corn grits[J]. Cereal Chemistry, 1999, 76(1): 16-20.

[17] CASTELLS M M, KATTA S K, SUMNER S S, et al. Extrusion cooking reduces recoverability of fumonisin B(1)from extruded corn grits[J]. Food Science, 1998, 63(4): 696-698.

[18] ELIAS-OROZCO R, CASTELLANOS-NAVA A, GAYTANMARTINEZ M, et al. Comparison of nixtamalization and extrusion processes for a reduction in aflatoxin content[J]. Food Additives and Contaminants, 2002, 19(9): 878-885.

[19] SAALIA F K, PHILLIPS R D. Degradation of aflatoxins by extrusion cooking: effects on nutritional quality of extrudates[J]. Food Science and Technology, 2011, 44(6): 1496-1501.

[20] WU Q H, LOHREY L, CRAMER B, et al. Impact of physicochemical parameters on the decomposition of deoxynivalenol during extrusion cooking of wheat grits[J]. Agricultural and Food Chemistry, 2011, 59(23): 12480-12485.

[21] 于洋. 小麥及其加工產(chǎn)物中DON毒素的研究[M]. 北京: 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院, 2010: 41-45.

[22] SCUDAMORE K A, BANKS J N, GUY R C E. Fate of ochratoxin A in the processing of whole wheat grain during extrusion[J]. Food Additives and Contaminants, 2004, 21(5): 488-497.

[23] BUSER M D, ABBAS H K. Effects of extrusion temperature and dwell time on aflatoxin levels in cottonseed[J]. Agricultural and Food Chemistry, 2002, 50(9): 2556-2559.

[24] MENDEZ-ALBORES A, VELES-MEDINA J, URBINA-ALVAREZ E, et al. Effect of citric acid on aflatoxin degradation and on functional and textural properties of extruded sorghum[J]. Animal Feed Science and Technology, 2009, 150(3/4): 316-329.

[25] MENDEZ-ALBORES A, MARTINEZ-BUSTOS F, GAYTANMARTINEZ M, et al. Effect of lactic and citric acid on the stability of B-aflatoxins in extrusion-cooked sorghum[J]. Letters in Applied Microbiology, 2008, 47(1): 1-7.

[26] CASTELLS M, PARDO E, RAMOS A J, et al. Reduction of ochratoxin A in extruded barley meal[J]. Food Protection, 2006, 69(5): 1139-1143.

[27] CASTELLS M, MARIN S, SANCHIS V, et al. Reduction of aflatoxins by extrusion-cooking of rice meal[J]. Food Science, 2006, 71(7): 369-377.

[28] GB 5009.3—2010 食品中水分的測(cè)定[S].

[29] KABAK B. The fate of mycotoxins during thermal food processing[J]. Science of Food and Agriculture, 2009, 89(4): 549-554.

Reduction of Aflatoxin B1in Brown Rice by Extrusion Cooking

ZHENG Hai-yan1,2, WEI Shuai1, GUO Bo-li1, WEI Yi-min1,*, FAN Ming-tao2
(1. Comprehensive Key Laboratory of Agro-Products Processing, Ministry of Agriculture, Institute of Agro-Products Processing Science and Technology, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100193, China; 2. College of Food Science and Engineering, Northwest A & F University, Yangling 712100, China)

The effects of extrusion parameters on the degradation rate of aflatoxin B1(AFB1) in cereals were explored to provide references for processing extruded cereal products with reduced AFB1levels. A double-screw extruder was used to extrude AFB1-contaminated brown rice, and the degradation rate of AFB1was investigated as a function of barrel temperature, raw material moisture content, feeding speed and screwing speed. The four operating parameters were optimized by orthogonal array design. The results of single-factor designs showed that the maximum degradation rate of AFB1was 37.1% at a barrel temperature of 170 ℃, 37.2% at a raw material moisture content of 24%, 37.8% at a feeding speed of 30 g/min, and 39.2% at a screwing speed of 200 r/min. The optimal conditions for these parameters that provided maximum degradation rate of AFB1(48.6%) were determined as 180 ℃, 24%, 30 g/min and 160 r/min, respectively. It was demonstrated that barrel temperature had a highly signif i cant effect on AFB1degradation, raw material moisture content exerted a signif i cant effect, while the effects of feeding speed and screwing speed were not signif i cant. Therefore, extrusion offers an effective way of reducing AFB1in cereals.

af l atoxin B1; brown rice; extrusion cooking; reduction

TS201.2

A

1002-6630（2014）14-0035-05

10.7506/spkx1002-6630-201414007

2013-08-05

公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)（201203037）

鄭海燕（1982—），女，博士研究生，研究方向?yàn)槭称焚|(zhì)量與安全。E-mail：heng-011500@163.com

*通信作者：魏益民（1957—），男，教授，博士，研究方向?yàn)槭称焚|(zhì)量與安全。E-mail：weiyimin36@hotmail.com